原來，AMD才是蘋果最好的老師_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。05-04 19:37
一股寒風吹拂在2022年的PC市場中。
根據數據諮詢機構 Canalys的報告，2022 年全球 PC 總出貨量為 2.851 億台，同比下降 16%，筆記本降幅更加明顯，其在2022 年第四季度出貨量下降 30% 至 5140 萬台，全年出貨量下降 19% 至 2.238 億台。
不過，讓人感到意外的是，在這一片蕭條當中，PC掌機這樣的細分新品類反而有了不錯的成長，和市場大環境形成了鮮明對比。
根據Omdia的一份報告，Valve在2022年正式推出的Steam Deck掌機，發售首年的銷量就達到了162萬台，預計2023年銷量為185萬台，2年總計銷量超過300萬台，這對於PC細分市場來説，已經是一個相當可觀的數字了。
當我們拆開這些掌機時，沿着銅管在PCB上找到處理器後，會發現上面印着不是熟悉的英特爾，而是它的老對手——AMD，例如Steam Deck所使用的APU，其CPU部分採用Zen2架構，4核心8線程，主頻3.5GHz，GPU為RDNA2架構，8組CU單元、合計512個流處理器，主頻為1.6GHz。
就是這樣一顆整合了CPU和GPU的芯片，能夠輕鬆帶動巫師3、戰神4和荒野大鏢客2這樣的3A大作，能隨時隨地暢玩PC上的海量遊戲庫，也難怪能引發玩家的購買熱潮.
有意思的是，早期的PC掌機和便攜PC產品中不乏英特爾的身影，如今AMD卻翻身當了主人，廠商都不約而同地選擇了後者。
至於背後的原因，一方面是台積電的先進製程工藝，在便攜設備的功耗控制上具有較大的優勢，另一方面，相較於CPU性能，主流3D遊戲更看重GPU的性能表現，而英特爾移動處理器的GPU在規格和實際表現中遠不及AMD，一來二去，最後廠商自然會青睞於AMD。
不論是服務器還是消費級市場，AMD已經有隱隱與英特爾分庭抗禮之勢，而APU也可以説是守得雲開見月明瞭，為了走到這一步，AMD至少苦熬了17年。
艱難的起點
AMD（Advanced Micro Devices）的發家路線和英特爾別無二致，算下來1969成立的AMD，只比英特爾小了1歲而已。
不過雖然同樣出自仙童半導體——這個半導體人才的“黃埔軍校”，AMD的創辦者傑裏·桑德斯的起點卻比羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾低了太多：桑德斯的父母在他五歲時離異，全靠祖父母的幫助才讓他讀完伊利諾斯大學的工程學，在桑德斯畢業時，祖父給他發了份詳盡的賬單，列舉了多年的花費，甚至還包括了祖母的洗衣費，表示這是21歲的他需要償還的債務。
在這種環境中成長起來的桑德斯，不僅有着較強的自尊心，也對名利有超乎想象的執着，而他的最初夢想，就是成為演員，賺許多錢，再娶漂亮女人。
只可惜成為演員這個起點，在桑德斯的中學時期就已經結束了：他為朋友打抱不平，結果朋友卻臨陣脱逃，面對一堆人的圍毆，他被打了個半死，不僅臉上破相，連鼻子都被打變形了，最後只能從前額取骨來修補。
歪鼻子桑德斯的演員夢破裂了，於是只能退而求其次，把目標換成了賺錢，他先後做過道格拉斯飛機公司的空調系統設計師和摩托羅拉的銷售經理，最後跳槽到蒸蒸日上的仙童半導體，當上了負責銷售的營銷總監。
他不是技術大拿，做人行事也一點都不低調，與其説是半導體行業的經理，倒不如説更像是好萊塢的大明星，因而在仙童的一堆技術天才中，他並不受歡迎，在大量人才出走仙童後，桑德斯也因為與新領導人的不合而捲鋪蓋走人，最後只帶走了幾萬美元的工資。
這下發財夢也破滅了，失去了經濟來源的桑德斯一度想過自我了斷，好在找上門來的前同事讓他重新燃起了名為創業的希望。
但創業也並非一路坦途，當英特爾的諾伊斯和摩爾只用5分鐘就籌得500萬美元時，桑德斯還在用自己做銷售時鍛鍊的口才四處奔走拉投資，自嘲用了500萬分鍾只籌集了5萬美元。
同樣是去會見著名的風險投資人阿瑟·洛克，諾伊斯他們只用了一頁半的簡介資料，而桑德斯準備了70頁厚的計劃書，苦口婆心勸了半天，最後洛克只是以太遲了婉拒。
好在天無絕人之路，在截止期限前，桑德斯終於為公司籌夠了創業所需的150萬美元，第二天，AMD正式掛牌開張。
虎口奪食的AMD
早期的AMD雖然在資金上並不像其他硅谷公司那麼充沛，不過憑藉桑德斯做過銷售人員的經驗，找來了不少訂單，比如給當時像仙童半導體和國家半導體這樣的大公司打工，生產替代芯片，通過重新設計來提高原版芯片的速度和效率。
與其他生產替代芯片的公司不一樣的是，AMD是硅谷第一批強調質量高於一切的公司之一，它生產的芯片通過了美國軍用半導體的認證，在高端市場打出了名號，很快就拉攏了一批計算機、電信和儀器行業的客户。
1972年AMD正式上市，次年1月，AMD在馬來西亞開設的工廠正式開始大規模生產，到1974年也就是成立五週年時，AMD已經有了近1500名員工和200多種產品，其中有數十款都是專利產品，年銷售額來到了2650萬美元。
但AMD的崛起總是繞不開英特爾，1974年，英特爾發佈了自己的第三顆微處理器8080，其採用了複雜的指令集以及40管腳封裝，處理能力是前代8008的10倍，每秒能執行29萬條指令，集成6000個晶體管，時鐘頻率也來到了2MHz。
這顆處理器知名度非常之高，其搭載於第一款個人計算機Altair之上，性能強大外加價格便宜，很快就在業界引發了震動。
不過很有意思的是，英特爾最初並不完全具備這顆處理器的知識產權，8080的設計脱胎於前代8008，而8008的設計又來源於一家名為Datapoint智能終端廠商，這家廠商想要用高集成化的微處理器代替大塊電路板，來解決當時終端的散熱問題，其操刀設計了8008相關的指令集和寄存器系統，找到了當時還在做存儲的英特爾進行開發。
但是英特爾的開發進度過於緩慢，最終Datapoint以5萬美元的價格把8008的知識產權抵扣給了英特爾，好在同樣出身仙童的費德里科·法金入職英特爾，頗具天才能力的他領導開發了4004、8008和8080這三款處理器的開發，完成了英特爾的早期微處理器的佈局。
至於最大的功臣法金因不滿英特爾對於處理器的態度而出走，創辦自己的公司Zilog，和英特爾在處理器市場中爭鋒那就是另外一回事了。
那AMD又是怎麼和英特爾的8080處理器產生關係的呢？
這就不得不提AMD的本身實力了，作為通過美國軍方認證的企業，它在技術方面還是有兩把刷子的，有多牛呢？1975年，AMD幾位工程師在沒有8080處理器圖紙的情況下，用顯微鏡拍攝開蓋芯片並根據圖像繪製原理圖和邏輯圖，直接逆向工程生產出了8080的仿製品——Am9080，性能一樣，質量更好，芯片面積還比8080小了一大圈，可以説是英特爾的底褲都被扒光了。
英特爾高層肯定是勃然大怒，決定對AMD提起訴訟，但問題是，沒有任何證據能表明AMD竊取了英特爾的相關專利，訴訟最終以失敗告終。
所謂不打不相識，英特爾在見識到AMD在生產和技術方面的優勢後，反過來又和AMD達成了合作，兩家各取所需：AMD需要英特爾8080背後的生態，而英特爾也可以找AMD進行芯片方面的代工。
1976年，AMD與英特爾達成了一項為期10年的交叉協議，已經富起來的AMD向英特爾支付了32.5萬美元，協議中免除了過去侵權行為的責任，同時授予雙方製造、使用和銷售對方專利所涵蓋任何產品的非獨家權利，簡單來説，AMD從此可以光明正大地生產AM9080，還能使用8080的微指令，再也不用擔心英特爾的專利，放心大膽地掙錢。
自此，AMD完成了虎口奪食，以非常強勢的姿態闖入了微處理器的市場。
到70年代中後期，硅谷半導體公司的格局初步確定，雖然遭遇了石油危機所帶來的經濟衰退，但堅韌不拔的AMD並沒有停下自己的發展勢頭，桑德斯花了十年時間，終於證明了阿瑟·洛克看走了眼，AMD最終還是拿到了通往半導體市場的門票。
值得一提的是，彼時AMD、英特爾與國家半導體的CEO都出身仙童，但它們卻踏上了三條不同的發展路線：國家半導體是精明而講求實際的商店風格，英特爾是研究小組型的智囊團風格，AMD則可以概括為“個人崇拜”，整個公司的發展始終圍繞着桑德斯，那種不服輸的態度早已刻入AMD的骨子裏。
雙雄爭鋒
英特爾雖然失去了對8080處理器的生產控制，但高層不無慶幸：幸好這只是一顆小小的8位處理器，在即將到來的16位浪潮中，8位的小市場留給AMD啃又何妨？
1978年，英特爾正式推出首枚16位微處理器8086，並在隨後推出了協處理器8087和性能更強大的8088，三款處理器採用相同的x86指令集，都擁有29000顆晶體管，速度可分為5MHz、8MHz、10MHz三個版本，內部數據總線和外部數據總線均為16位，地址總線為20位，可尋址1MB內存，這也是英特爾首次提供多個選擇方案給消費者。
雖然三款處理器在70年代末引起了一股熱潮，但最具重要意義的，還是1981年的IBM PC，這款真正意義上大獲成功的個人電腦，最終選用了英特爾8088作為處理器，隨着80年代大量IBM兼容機的推出，英特爾正式走上巔峯，為後續佔據微處理器絕對主流奠定了堅實的基礎。
不過，前面的問題再一次困擾着英特爾，由於生產速度堪憂，為了保證出貨量，老大哥IBM直接出手，強制英特爾授權8086和8088乃至後續處理器的相關專利技術，從而讓包括AMD在內的一眾處理器廠商都可以生產x86系列的處理器。
以現在的眼光來看，面對突如其來的一塊大蛋糕，單獨的某家廠商肯定是一口吃不下的，而IBM呢，想要把PC這塊蛋糕做大做強，開放的硬件生態必不可少，而導入其他廠商就是一個非常合理的選擇，至於英特爾呢，這也不過是權宜之計，只要專利尚在手中，以後再度收回芯片的製造權也不是什麼難事。
這次，AMD又能合理合法地生產英特爾的最新款處理器，8086、8088、80186和80188等處理器源源不斷地從AMD的工廠中被生產出來，最輝煌的時候，AMD甚至生產了超過一半的x86處理器，光靠代工處就能賺得盆滿缽滿。
1982年底，AMD開始生產英特爾最新的80286處理器，本來以為只是簡簡單單的複製粘貼，但讓英特爾沒想到的是，AMD在生產這方面的技術實力是一點都不含糊，英特爾自己生產的286處理器只有6MHz、8MHz、10MHz、12.5 MHz三個頻率，大部分還都在6-10MHz之間徘徊，AMD生產的Am286處理器，主頻卻是8MHz起，最高頻率能達到20MHz。
拿着我的專利，比我做得更好，賣得還更多，不論是哪一家商業公司，都不能忍受這種情況，1985年，英特爾正式推出80386處理器，為了保證自己生產的處理器銷量，它直接取消了之前的生產授權，沒有給包括AMD在內的其他廠商提供設計圖紙，想要自己獨吞日漸蓬勃的PC市場。
這對於AMD來説無異於晴天霹靂，在80年代中期，興起的日本半導體廠商已經在全球市場中四面出擊，傳統的硅谷廠商不再吃香，AMD自然也不例外，業績也出現了大幅度的衰退，尤其是主營的存儲業務，在一陣又一陣的衝擊中風雨飄搖，整個公司陷入到了一場史無前例的危機當中。
當然英特爾也不好過，它的主營業務也是存儲，但CEO摩爾做出了一個壯士斷腕的決定：收縮存儲業務，全力發展處理器。這一決定不可謂不大膽，但卻體現出了這位摩爾定律創造者的遠見卓識，英特爾最終完成了華麗的蜕變，確立了處理器市場中的霸主地位。
AMD就沒那麼幸運了，陷入了兩難境地的它在掙扎了數年之後，最終在1989年宣佈轉型，同樣選擇了處理器這一前景廣闊的市場，並拆分了存儲的相關業務。
問題來了，雖然AMD早在1987年就向英特爾發起了訴訟，指控其違反了1981年的交叉協議，在判決下來前，英特爾也不可能提供處理器的設計，AMD只有兩種選擇，要麼坐以待斃，要麼另起爐灶。
這個時候，神通廣大的AMD工程師再度登上舞台，就和十多年前的8080處理器一樣，他們花費了18個月時間來逆向工程，1989年底，AMD成功研發出Am386處理器，當1991年訴訟結束時，AMD重新獲得了386處理器的生產銷售權利，吹起了反攻的號角。
實際上，Am386並不是對386的簡單復刻，在性能指標上再度超越了英特爾，原版的386頻率為12.5MHz，後面升級出了20MHz、25MHz和33MHz幾個版本，但是Am386在不加散熱的情況下能跑到40MHz，最高甚至能跑到50MHz，在性能提升20%以上的情況下，運
行温度更低，耗電量也更小，直接給英特爾來了點小小的A芯震撼。
差不多的價格，更好的性能，PC廠商開始用腳投票。1992年底，AMD以950萬顆Am386處理器的銷量超越英特爾，佔據60%市場份額的它成為了386處理器最大的生產商。
接下來的486處理器上，AMD如法炮製，其所推出的40MHz版本Am486價格與33MHz 英特爾486相同，性能提升了20%，並且Am486提供了120MHz版本，超越了最高頻率僅為100MHz的486，在幾顆處理器接連熱銷的推動下，AMD的營收迅速增長，從1990年的10億美元到1994的21億美元，短短四年時間就翻了一倍。
自此，AMD終於可以放開手腳任意施為了：Am5x86、K5、K6、K6-2、K6-III……隨着K7處理器的發佈，AMD的處理器品牌——速龍（Athlon）也一併推出，自此，AMD開始擺脱廉價山寨的形象，它不再把自己定位成英特爾的複製品，而是一個嶄新卻又強大的處理器廠商，性能絲毫不遜於同期的奔騰，開始進入到自己的黃金時代。
這裏再放一個關於CEO桑德斯的小插曲：1992年，此時Fabless（無晶圓廠模式）的概念開始出現並普及，不少Fabless廠商開始嶄露頭角，而桑德斯卻在當年的一次半導體會議中來了次語不驚人死不休，直接大喊Real Men Have Fabs（真男人才會有晶圓廠）。
如今來看，這句話不無諷刺，但是放在當年，這番言論無可指摘，在處理器市場中，AMD最大的對手從始至終只有英特爾，倘若放棄對晶圓廠的不斷投入，AMD有很大概率會在快速迭代的製程中掉隊，更不用説推出同奔騰競爭的速龍系列處理器了。
融合後的失意
2002年4月，桑德斯正式辭去AMD的CEO職務，在AMD踏上巔峯時功成身退，為33年的路程畫上了一個完滿的句號。
接替他的是前摩托羅拉(Motorola)半導體產品部總裁魯毅智，與桑德斯張揚的風格不同，魯毅智顯得更加沉穩，在他的主導下，AMD於2003年推出面向服務器和工作站的Opteron (皓龍) 處理器、面向台式電腦和筆記簿電腦的 AMD 速龍64 處理器以及提供影院級別計算性能的速龍64 FX處理器，一度在和英特爾奔騰處理器的競爭中佔得上風。
關鍵的轉折點是英特爾在64位架構上的自亂陣腳，英特爾在皓龍面世的前一年拿出了同樣基於64位技術的新產品安騰 (Itianium)，出於打壓AMD的目的，英特爾所推出的安騰放棄了20多年來的x86架構，折騰出了一個IA-64架構，不兼容過去32位的系統，功耗也出奇的高，第一年的時候，用户和廠商還在熱烈歡迎安騰，但在發現了這個架構的種種問題後，眾人的批評紛至沓來，Linux之父李納斯·託沃茲(Linus Torvalds)當時評價稱"這是是英特爾十五年來所犯的最愚蠢的戰略錯誤。"
AMD一看直接樂了，沒想到還有這好事，自己還沒出手，老對手就左腳絆右腳躺上了。天予不取，反受其咎，送上門來的機會，沒道理不抓住，AMD迅速開始研發AMD64位架構，直接兼容32位的系統，當皓龍和速龍64處理器一上市，很快就超越了安騰，成為市場中的主流處理器。
到2005財年結束時，AMD也迎來了歷史上的最好時刻，銷售額為58.5億美元，比2004年增長17%，淨利潤為1.65億美元，處理器的市場份額最高時一度達到了23%，AMD頭一回嚐到了從跟隨者變成領導者的甜頭。
但佔據上風的魯毅智很快就帶領AMD走向了另一個極端。2006年7月24日AMD正式宣佈54億美元（以42億美元現金和5700萬股AMD普通股）併購ATI， 成立於1985年的它，是一家圖形卡、視頻設備和多媒體產品的提供商，產品廣泛應用於台式機、工作站、筆記本電腦、數字電視、移動電話和遊戲設備等，是當時市場中唯二的兩家顯卡廠商，另一家就是我們所熟知的Nvidia英偉達。
反噬很快就來了，2006年，英特爾酷睿（Core）架構橫空出世，而與之一同推出的酷睿處理器採用了全新的65nm工藝，其不再追求飆升主頻的超長流水線設計，不論是在性能和功耗上都碾壓了同時期AMD的K10架構處理器，再度奪回了失去的市場。
而此時的AMD已經分身乏術，一如1944年諾曼底登陸後的德意志第三帝國，一方面要在CPU上應戰英特爾，另一方面又要在GPU上對陣英偉達，雙英戰超微，成了2006年之後處理器和顯卡市場的常態，只不過大部分時候，都是雙英壓着超微打。
真男人才會有晶圓廠，但是真男人也到了退場的時刻，為了縮小虧損，2008年，AMD分拆芯片製造業務，與阿聯酋政府旗下先進技術投資公司合資成立The Foundry Company。
這還不夠，2009年，AMD又出售了移動業務部門，其中就包括了原ATI的Imageon系列圖形處理器業務，最終以6500萬美元的價格“賤賣”給了高通，成了日後高通在手機處理器市場叱吒風雲的重要倚靠之一。
靠着大量裁員和出售業務的降本增效，AM才勉強止住了頹勢，終於開始認真思考CPU+GPU的可能性，即所謂的“Fusion”融合架構計劃。
實際上，AMD早在2006年就公佈了Fusion的相關計劃，但因為收購的種種影響而自顧不暇，直到五年後的CES 2011上，才拿出了Fusion的產物——首顆APU，AMD表示，所謂的APU，不是簡單的AMD CPU+GPU，而是Accelerated Processing Unit（加速處理器單元），它可以實現計算性能、能耗以及圖形三方面的平衡表現，芯片在大幅降低體積和明顯減少能耗的情況下，還能進一步提升運算性能和圖形視覺體驗。
AMD在當年Fusion開發者峯會上，談到了從單核到多核，再到異構多核計算的趨勢，而APU的未來就會開全新的異構計算，CPU和GPU合二為一，內存和顯存共有，實現統一尋址，路線圖中包括對C++功能的支持、統一地址空間、支持嵌套的數據並行模型、在CPU和GPU之間實現低延時任務分配的用户模式調度機制以及搶佔和上下文切換等等。
在AMD的設想中，APU就是面來未來的，雙劍合璧的革命性產品，既能做CPU擅長的通用任務，也能用GPU來玩大型3D遊戲和進行圖形處理，不僅可以在桌面端上的表現遠勝往昔，更是可以在輕薄本大展身手，取代以往的中低端獨立GPU，可以説前景廣闊的APU，為當時參會的所有人描繪了一幅美妙畫卷。
天不遂人意，畫卷沒過幾年就變成了吃不到的大餅， AMD的新CPU架構就不夠給力，K10、推土機、打樁機、壓路機……幾代架構都難以和英特爾競爭，GPU呢，共享內存導致的帶寬不足，以及TDP功耗發熱限制讓遊戲性能也難堪大任，完全無法和獨立顯卡相提並論，再加上分拆出來的代工廠在先進製程上大幅落後於英特爾，芯片功耗和性能都落後了一大截，三座大山直接壓得AMD抬不起頭。
更何況老對手英特爾還直接偷家，自研GPU，在2010年的Clarkdale處理器中實現了CPU、GPU統一封裝，在2011年初的Sandy Bridge處理器中，實現了CPU、GPU同一核心，比AMD先一步實現了CPU與GPU融合，讓APU的地位一下子就變得尷尬了起來。
為自己正名的APU
當蘇姿豐在2014 年 10 月上任 AMD CEO時，幾乎沒有人會認為AMD還有絕地翻盤的機會，跌跌撞撞這麼多年，AMD早已接近了破產的邊緣。
但大部人都想錯了，2017 年 2 月 22 日，在潛心研發數年後，蘇姿豐舊金山發佈會上掏出了自 K8 時代之後最令人印象深刻的處理器——鋭龍，首批 1800X、1700X 和 1700 三款處理器性能提升大的可怕，雖然在同定位處理器的性能上仍然不及英特爾，但相對酷睿直接腰斬的售價讓它們迅速確立了在消費市場中的優勢，AMD終於復現了2005年時的輝煌。
根據最新研究報告，2022 年第四季度，英特爾在 x86 處理器市場的份額為 68.7%，而 AMD 為 31.3%，高於去年同期的 28.5%，也早已打破了鼎盛時的最高紀錄（25.3%）。
更讓人感到驚喜的是，APU在經歷這麼多年浮沉後，終於實現了一部分當年Fusion的願景，2022年初，AMD正式推出6000系列移動處理器，其中的旗艦型號6800U，採用Zen 3+架構的8核心16線程，主頻最高4.7GHz，同時集成Radeon 680M，主頻最高2.2GHz，熱設計功耗範圍15-28W。
這顆處理器CPU已經不弱於同期的i7-1260P，而GPU的浮點算力達到了3.38TFlops，其性能在部分場景中甚至比肩GTX 1050Ti顯卡，真正做到了CPU和GPU的性能兼顧，讓大家見識到了APU除遊戲主機外的發展可能性。
AMD也意識到了這一點，今年4月25日，AMD正式推出了全新的鋭龍 Z1 和 Ryzen Z1 Extreme 處理器，其基於台積電 4nm 工藝打造，定位於PC遊戲掌機市場。
鋭龍 Z1 則進行了降配處理，僅有 6 核 12 線程、4 個 GPU 核心和 22MB 緩存，理論上強於Steam Deck定製的“Aerith”芯片（Zen 2+RDNA 2）約 55%。
這兩款處理器剛發佈就引發了不小的關注度，畢竟能在小小的掌機上就能實現接近於龐大主機的性能，放在以前是完全不能想象的，如何解決功耗，又如何解決體積重量，困擾廠商們的難題不復存在，硬要挑刺的話，制約整體性能的只剩下TDP和內存帶寬了。
而在這不知不覺的十數年中，CPU+GPU融合早已司空見慣，Fusion與異構計算的理念不僅在APU上，也在英特爾和ARM架構的手機芯片上不斷發展着，蘋果在2022年春季發佈會當中，直接將兩顆M1 Max芯片用UltraFusion的中介層結合在一起，從而推出了M1 Ultra，在相同的功耗下，擁有遠超桌面端16核CPU與高端GPU的性能，讓人咋舌於蘋果強大的芯片架構與封裝設計的同時，也通過Fusion這個詞聯想到了許久之前的APU。
APU當年提出的四步走計劃，從物理整合到平台優化，再從架構整合到系統架構整合，如今卻交由芯片架構設計的後起之秀蘋果完成，CPU+GPU異構計算在M1系列的芯片上也真正得以發揚光大，這也不由地讓人發出感慨。
APU的融合構想，早在AMD收購ATI是便已有之，APU是其中最有力的推動者之一，最終Fusion這個概念播撒於世界各地，不論是桌面還是移動，都已經享受到了它帶來的紅利。
1969年的桑德斯，2002年的魯毅智，2014年的蘇姿豐，這場未曾中斷的接棒，讓龐大的電路管最終演變成一顆小小的集成芯片，將千倍萬倍乃至億倍的性能攥於手中，這或許也是半導體和集成電路行業的浪漫吧。